Penggunaan Aloi Titanium Dan Titanium dalam Peralatan Marin
Titanium adalah bahan yang paling ideal dalam persekitaran marin. Penggunaan titanium boleh meningkatkan keberkesanan pertempuran kapal dan peralatan tentera laut, mengurangkan kos penyelenggaraan, memanjangkan hayat perkhidmatan, dan meningkatkan penyembunyian. Tentera laut Rusia, Amerika dan China telah menggunakan titanium secara meluas dalam badan tekanan, sistem saluran paip air laut, superstruktur dan komponen lain kapal selam, kapal selam bawah air, kapal permukaan, kapal dan peralatan lain.
1. Badan tekanan
Gred titanium yang digunakan untuk sfera kapal selam laut dalam di dalam dan luar negara kebanyakannya ialah Ti-6Al-4V dan Ti-6Al-4VELI (bersamaan dengan gred domestik TC4 dan TC4ELI). Banyak sfera kapal selam laut dalam berawak diperbuat daripada keluli pada peringkat awal, tetapi titanium digunakan sebaliknya pada peringkat kemudian, yang boleh mengurangkan berat, meningkatkan kedalaman menyelam dan meningkatkan hayat perkhidmatan. Contohnya: ① Kapal selam Alvin Amerika telah dibina pada tahun 1964 menggunakan keluli berkekuatan tinggi HYl00 (ketebalan plat 33.8 mm) dengan kedalaman menyelam 2000 m. Apabila ia dibina semula pada tahun 1973, badan tekanan digantikan dengan aloi titanium (ketebalan plat 49 mm), dan kedalaman menyelam meningkat kepada 3600 m. Kotak tambahannya dan penjana gas tekanan tinggi turut menggunakan Ti-6Al-4VELI; ② Cengkerang sfera berawak "Deepsea 2000" Jepun diperbuat daripada keluli, dan titanium digunakan untuk menyediakan cangkerang sfera berawak apabila "Deepsea 6500" dibina untuk meningkatkan kedalaman menyelam.
Dari segi aplikasi badan tekanan kapal selam, Rusia adalah yang pertama menggunakan titanium. Ia kini merupakan negara dengan teknologi paling maju dan matang di dunia untuk menggunakan titanium untuk mengeluarkan badan tekanan. Satu-satunya gred titanium yang digunakan dalam pembuatan kapal selam nuklear semua-titaniumnya ialah aloi titanium IIT-3B (bersamaan dengan gred domestik TA17). Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, China juga lebih suka menggunakan bahan titanium semasa membina kapal selam, dan grednya tertumpu terutamanya pada TA17, TC4, TC4ELI, TC11, titanium tulen, dll.
Di samping itu, banyak negara sedang membina kapal selam berawak laut dalam dan senjata serta peralatan all-titanium laut dalam. Kapal selam berawak laut penuh "Struggler" yang dibina di China berjaya mencabar bahagian paling dalam di lautan dunia - Palung Mariana pada 10 November 2020, dengan kedalaman 10,909 m, merealisasikan impian laut dalam rakyat China. Bahan cangkerang sfera berawak bagi kapal selam adalah aloi titanium tahan kerosakan tinggi kekuatan tinggi dan keliatan tinggi yang dikeluarkan oleh Baoti Co., Ltd.; China telah mula membina peralatan laut dalam semua-titanium.
2. Sistem saluran paip air laut
Sistem saluran paip air laut adalah kompleks dan mempunyai banyak spesifikasi diameter. Bahan yang dipilih dikehendaki mempunyai ciri-ciri rintangan kakisan air laut, kekuatan tinggi, dan prestasi keletihan yang baik. Titanium boleh memenuhi semua keperluan ini. Paip yang diperbuat daripada aloi titanium mempunyai kelebihan yang ketara berbanding bahan tradisional (keluli karbon, keluli tahan karat, aloi tembaga).
(1) Meningkatkan hayat perkhidmatan, kepada kehidupan yang sama seperti kapal itu sendiri. Rusia membandingkan hayat perkhidmatan sistem saluran paip yang diperbuat daripada bahan tradisional dan titanium. Keputusan menunjukkan bahawa titanium mempunyai hayat perkhidmatan yang sama seperti kapal, hanya perlu dilaburkan sekali, dan hanya memerlukan penyelenggaraan mudah semasa penggunaan; hayat perkhidmatan bahan tradisional adalah kira-kira 2 hingga 10 tahun, dan mesti kerap dibaiki atau diganti semasa hayat perkhidmatan, terutamanya di bawah pengaruh persekitaran memandu berkelajuan tinggi, pelbagai sendi akan menghasilkan kakisan tempatan. Menurut data aplikasi kapal Tentera Laut AS, hayat perkhidmatan paip titanium ialah 40 tahun, dan hayat perkhidmatan paip aloi tembaga-nikel hanya 6 hingga 8 tahun.
China telah menjalankan ujian pengesahan dan penilaian mengenai penggunaan "aloi titanium" untuk menggantikan "aloi tembaga" untuk mengeluarkan sistem saluran paip air laut. Selepas paip lancar titanium TA2, kelengkapan paip sokongan dan bebibir titanium yang disediakan oleh Baoti dijalankan selama hampir 3 tahun, saluran paip dan bahan sokongan telah dibuka dan diperiksa, dan tiada keadaan abnormal seperti retak, lubang dan kakisan ditemui.
(2) Kurangkan kos. Walaupun kos pelaburan satu kali bahagian aloi titanium lebih tinggi, pelaburan sekali dapat memenuhi penggunaan seumur hidup sepenuhnya, dan hanya penyelenggaraan mudah diperlukan semasa penggunaan, yang sangat menjimatkan kos pembaikan dan penyelenggaraan. Tiub aloi tembaga-nikel yang digunakan dalam penukar haba kapal Tentera Laut AS perlu diganti kira-kira 97 km setahun, manakala tiub titanium tulen Gr.2 dipilih untuk dua sistem paip air laut utama kapal pengangkutan dok amfibia LPD17, dengan kira-kira 1,000 paip dan jumlah panjang lebih daripada 3,350 m, menjimatkan kos sehingga $17 juta sepanjang keseluruhan kitaran hayat. Ringkasnya, penggunaan titanium dalam sistem paip bukan sahaja dapat mengurangkan berat badan, tetapi juga mencapai jangka hayat yang sama seperti badan utama, sambil mengurangkan kos. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, ia telah digunakan secara berkelompok pada pelbagai jenis peralatan marin seperti bot 022 di China.
3. Superstruktur
Pada masa ini, terdapat juga contoh aplikasi titanium dalam struktur atas kapal domestik, seperti Ti70 (TA23) untuk tiang, bar TA5 dan TA7 untuk antena radar, dan plat TA2 dan TA5 untuk kulit hangar dan struktur rangka. Tentera Laut AS juga menggunakan sejumlah besar titanium di kawasan superstruktur utama kapal pengangkutan dok amfibia LPD17, yang mengurangkan jisimnya kira-kira 50% dan meningkatkan kestabilan kapal.
4. Aplikasi dalam bidang lain
Sebagai tambahan kepada badan tekanan yang disebutkan di atas, sistem paip dan struktur super yang menggunakan sejumlah besar titanium, terdapat bahagian lain peralatan marin domestik dan asing yang juga menggunakan titanium.